一份非常完整的桥梁设计我知道你需要用!.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流一份非常完整的桥梁设计,我知道你需要用!.精品文档.摘 要本设计上部结构采用装配式混凝土简支T型梁桥,标准跨径为30m,梁高为1.76m。本文主要阐述了桥梁细部尺寸的拟定、主梁内力的计算、弯矩及剪力效应组合计算、配筋及验算、梁跨中裂缝宽度与挠度的验算、行车道板的内力计算及配筋。主要涉及的方法有:用“G-M”法计算跨中横向分布系数及横隔梁的弯矩,用杠杆原理法计算梁端剪力横向分布系数及横隔梁的剪力。关键词:简支梁桥;荷载;行车道板;配筋目 录1 桥梁设计41.1 概述41. 1.1 桥梁的形式41.1.2 桥梁的组成41.1.3 桥梁设计的原则5
2、1.1.4 桥梁设计的一般规定51.2 桥面布置与构造51.2.1 桥面铺装51.2.2 桥面排水设计61.2.3 人行道设计要求61.2.4 栏杆设计61.3 概况61.3.1 工程概况61.3.2 自然地理特征62 装配式钢筋混凝土简支T梁桥设计82.1 设计资料82.2 主梁内力计算:82.2.1 用杠杆原理法计算支点横向分布系数82.2.2 用G-M法计算跨中横向分布系数102.2.3 永久作用内力计算142.2.4 可变作用内力计算152.3 内力效应组合232.3.1 弯矩效应组合:232.3.2剪力效应组合:242.4 主梁配筋计算262.4.1 已知设计数据及要求:262.4.
3、2 跨中截面的纵向受拉钢筋计算262.4.3 腹筋设计:282.4.4 斜截面抗剪承载能力复核:352.5 梁跨中裂缝宽度与挠度的验算:362.5.1 梁跨中裂缝验算362.5.2 梁跨中挠度的验算:372.6 横隔梁内力计算402.6.1 计算跨中横格梁的弯矩影响线坐标402.6.2 横隔梁配筋422.7 行车道板计算422.7.1 永久作用及其内力(422.7.2 可变作用产生的内力432.7.3 作用组合:43致谢44主要参考文献451 桥梁设计1.1 概述1. 1.1 桥梁的形式(1)桥梁可分为四大类型:梁桥、板桥、索桥(吊桥)和浮桥。(2)桥梁的基本结构体系有三种:梁式桥、拱式桥和索
4、式桥。(3)混凝土梁桥按承重结构的静力体系可划分为简支梁桥、连续梁桥和悬臂梁桥。(4)混凝土简支梁按建筑材料分为钢筋混凝土梁、预应力混凝土梁、部分预应力混凝土梁等;按承重结构的横截面形式可分为板桥、肋梁桥和箱型梁桥;按施工工艺可分为整体式和装配式两大类。(5)桥梁按建设规模分为特大桥、大桥、中桥、小桥和涵洞。具体分类标准见下表所示: 桥梁涵洞分类 表1桥涵分类多孔跨径总长L(m)单孔跨径LK(m)特大桥L1000LK150大桥100L100040LK150中桥30L10020LK40小桥8L305LK20涵洞LK51.1.2 桥梁的组成(1)桥墩:处于相邻两桥孔之间支承上部结构并将荷载传到地基
5、上的构造物。(2)桥台:在岸边或桥孔近端与路堤连接处、支承桥梁上部结构并将荷载传到地基上的构造物。(3)支座:设置在桥梁上、下部结构之间的传力和连接装置。(4)主桥:跨越主要障碍物(如大江、大河)的桥跨。(5)引桥:将主桥和路堤以合理的坡度连接起来的这部分桥梁。1.1.3 桥梁设计的原则(1)桥梁设计包括平面设计、纵断面设计和横断面设计三大部分。(2)桥梁设计应遵循以下基本原则安全可靠:设计好导流设施,防止桥梁基础底部被高度冲刷;适用耐久:满足当前与今后交通量的需求;经济合理:因地制宜、就地取材和方便施工;技术先进:采用新材料、新技术和新工艺;美观大方:结构简练,空间比例和谐,与周围环境协调;
6、环境保护与可持续发展。1.1.4 桥梁设计的一般规定(1)桥梁设计方案比选主要包括桥位方案比选和桥型方案比选。其中桥位方案比选是在研究阶段完成,至少选择两个桥位进行比选;桥型方案比选在初步设计阶段或技术设计阶段进行,至少选择三个桥型进行比选。(2)桥梁的净空高度首先必须满足流水净空要求;对于有通航孔和桥下通车的立交孔还应满足通航或立交净空要求。我国公路工程技术标准(JTG B01-2003)对各级公路净空高度作出规定,高速公路和一级、二级公路为5.0m,三级和四级公路为4.5m。1.2 桥面布置与构造1.2.1 桥面铺装(1) 桥面铺装的作用桥面铺装直接承受车辆轮压的作用,既是保护层,是受力层
7、,主要是保护行车道板或主要承重结构不直接承受轮载的磨耗以及雨雪和大自然的侵蚀,并具有均匀分布车轮集中荷载和作用。3(2) 桥面铺装的类型和要求桥面铺装根据材料的不同可分为沥青表面处置、沥青混凝土和水泥混凝土等类型。桥规规定:高速公路和一级公路的特大桥和大桥的桥面铺装采用沥青混凝土桥面铺装,其厚度70mm;二级及二级以下的公路铺装厚度50mm;水泥混凝土桥面铺装厚度80mm,混凝土强度不宜低于C40。1.2.2 桥面排水设计 (1)桥面排水主要分为横向排水和纵向排水。通常当桥面纵坡大于2%而桥长小于50m时,可以不设泄水管,当桥面纵坡大于2%而桥长大于50m时,每隔1215m设置一个泄水管。(2
8、)桥规规定,桥面纵坡不宜大于4%,引桥纵坡不宜大于5%;桥面横坡一般采用1.5%3%。1.2.3 人行道设计要求我国每条人行道宽度取0.75m或1.00m,其通行能力均为8001000人/h,大于1.00m时按0.5m的倍数增加,其高度至少高出行车道0.20.25m。同时人行道板有1.5%的坡度坡向行车道板。1.2.4 栏杆设计 栏杆在设计时既要考虑车辆和行人安全过桥,又要考虑造型的美观。公路与城市道路桥梁上的栏杆高度不得小于1.10m。同时车道边缘至栏杆内边缘之间的安全距离不小于250mm。1.3 概况1.3.1 工程概况本设计为河南省濮阳市南新三级公路新建濮水桥。该项目是濮阳市与高速公路的
9、重要连接点,是濮阳市城区规划的一条重要的桥梁,对拉大城市框架,发展城市外围新区,完善城市功能有着重要的作用。1.3.2 自然地理特征 地形、地貌本项目分布在华北地内,以广阔的平原为主,也包括一部分波状起伏的岗地及倾斜较小的坡地,海拔在100米左右。组成岩性多为第三系和第四系河湖沉积物。 气象、气候濮阳地处亚热带向温带的过渡带,属于典型的大陆性季风型气候,阳光充足,热量丰富,雨量充沛,四季分明。历年平均气温之间,平均降水量701.8mm1158mm之间。地质情况本项目地质为第四系变质岩和沉积岩及火山岩等组成的坚硬半坚硬工程地质岩体,岩体的工程地质条件和结构面组成的结构形式支配。2 装配式钢筋混凝
10、土简支T梁桥设计2.1 设计资料桥面净空:净9+21.5m设计荷载:汽车“公路级,人群荷载:3kN/ m 2材料:主筋:HRB400,构造筋:HRB335;HRB235 混凝土:桥面铺装:C30,主 梁:C50柱 :C25钢筋混凝土重度:r=25结构尺寸:如图1所示主梁:计算跨径:L=2950cm 全 长: L=2996cm人行道、栏杆每延米(两侧)重5.0kN/m(为每片主梁分到的值)。图1 装配式T梁纵、横截面 (尺寸单位:cm)2.2 主梁内力计算:计算1.2.3号主梁在汽车、人群荷载作用下的横向分布系数。2.2.1 用杠杆原理法计算支点横向分布系数(1)杠杆原理法计算横向分布系数如图2
11、所示:图2按杠杆原理法计算横向分布系数(尺寸单位:cm)1号梁车辆荷载 人群荷载 2号梁车辆荷载 人群荷载 3号梁车辆荷载人群荷载 2.2.2 用G-M法计算跨中横向分布系数主梁比拟单宽抗弯惯矩:确定有效宽度时,横隔梁长度取两边主梁轴线的距离,查表可得:横隔梁重心位置横隔梁比拟单宽抗弯惯矩:主梁和横隔梁的抗扭惯矩:主梁一般的平均厚度:对于横隔梁梁肋:所以 计算参数影响系数K1和K0的值 表3用内插法求实际梁位处的和值,实际梁位与表列梁位关系图如下,图3 梁位关系图 (尺寸单位:cm)对于号梁:对于号梁:对于号梁: 各梁荷载横向分布系数 表3计算各梁的荷载横向分布系数:(如下图所示)图4按GM法
12、计算荷载横向分布系数(尺寸单位cm)2.2.3 永久作用内力计算(1)恒载集度:主梁:横隔梁:对于边主梁:对于中主梁桥面铺装层:人行道、栏杆每延米(两侧)重作用于边主梁全部恒载g为:作用于中主梁全部恒载g为:(2)各计算截面的剪力和弯矩值列于下表 边主梁的剪力和弯矩值 表4 内力 截面位置剪力Q(kN)弯矩M(kN.m)x=0311.70.0x=115.81723.9x=0.02298.5 中主梁的剪力和弯矩值 表5 内力 截面位置剪力Q(kN)弯矩M(kN.m)x=0323.60.0x=161.81790.0x=0.02386.72.2.4 可变作用内力计算(1)1号梁荷载横向分布系数汇总
13、1号梁荷载横向分布系数汇总 表6梁号荷载位置公路II级人群荷载1号梁支点0.4761.5跨中0.650.639截面0.650.639计算公路级荷载的跨中弯矩根据公路桥涵通用设计规范(JTG D602004),当时,对于公路级:计算跨中截面车道活载最大剪力:图6跨中弯矩和剪力影响线图(尺寸单位m)图7 1/4截面弯矩和剪力影响线图(尺寸单位m)剪力计算:计算支点截面的剪力图8 支点剪力计算图 (尺寸单位:m)横向分布系数变化区段长度(2)2号梁荷载横向分布系数汇总 2号梁荷载横向分布系数汇总 表7梁号荷载位置公路II级人群荷载2号梁支点0.7620跨中0.5350.412截面0.5350.412
14、计算公路II级荷载的跨中弯矩根据公路桥涵通用设计规范(JTG D602004),当时,对于公路级:计算跨中截面车道活载最大剪力:剪力计算:计算支点截面的剪力横向分布系数变化区段长度(3)3号梁荷载横向分布系数汇总 3号梁荷载横向分布系数汇总 表8梁号荷载位置公路II级人群荷载3号梁支点0.7620跨中0.4150.356截面0.4150.356根据公路桥涵通用设计规范(JTG D602004),当时,对于公路级: 计算跨中截面车道活载最大剪力:剪力计算 计算支点截面的剪力横向分布系数变化区段长度2.3 内力效应组合2.3.1 弯矩效应组合:基本组合:按4.1.6条规定永久作用效应与可变作用效应
15、的分项系数:永久作用分项系数:=1.2 汽车作用分项系数:=1.4人群作用分项系数:=1.4 弯矩效应组合表 表9梁号内力永久作用(.m)人群作用(.m)汽车作用(.m)(.m)12298.5321.81830.25680.941723.9234.61372.74253.1722386.7201.71502.65193.521790.0151.21271.74097.7532386.7174.31165.54690.981790.0130.7983.43675.40注:桥梁结构重要性系数,取1.0人群作用的组合系数,取0.82.3.2剪力效应组合: 剪力效应组合表 表10梁号内力永久作用()人
16、群作用()汽车作用 () ()1311.755.79148.32644.17155.823.86193.39484.44010.60117.83176.832323.620.941303.77837.05161.815.38158.77433.6606.8490.73143.083323.618.10291.25816.34161.813.29123.15381.4505.9175.03111.66注:桥梁结构重要性系数,取1.0人群作用的组合系数,取0.8图9 效应组合设计值包络图2.4 主梁配筋计算2.4.1 已知设计数据及要求:钢筋混凝土简支梁桥标准跨径30m,计算跨径29.5m,T形截
17、面梁的尺寸如图10所示。桥梁处于I类环境条件下,安全等级为二级。梁体采用C50混凝土,HRB400级钢筋,箍筋采用HRB235,直径8mm简支梁控制截面的弯矩组合设计值和剪力组合设计值为:跨中截面: L/4跨截面: 支点截面: 图10 30m钢筋混凝土简支梁尺寸(尺寸单位:mm)2.4.2 跨中截面的纵向受拉钢筋计算(1)T型截面梁受压翼板的有效厚度: 翼板平均厚度故取受压翼板的有效厚度为(2)钢筋数量计算:经查表得则弯矩计算值采用焊接钢筋骨架,故设as=30+0.071760=153.2mm则截面有效高度为:h0=1760-as=1760-153.2=1606.8mm故属于第一类T型截面由式
18、) 即:整理得:将各已知值及x=108.94mm代入fcdbfx=fsdAs中 得:现在选择钢筋为1432(11260mm2)截面面积钢筋叠高层数为7层布置如图11所示图11 截面配筋图(尺寸单位:mm)混凝土保护层厚度C取32mm 钢筋净距:Sn=180-232-235.8=44.4mm40mm及1.25d=1.2532=40mm故满足构造要求下面进行截面复核:由钢筋布置图可求得:则实际有效高度:由于故为第二类截面 求正截面抗弯承载力: 故截面复核满足要求,设计安全。2.4.3 腹筋设计:(1)截面尺寸检查: 根据构造要求,梁最底钢筋通过支座,因为公桥规规定,在钢筋混凝土梁的支座处,应至少有
19、两根钢筋并且不少于总数的1/5的下层受拉主钢筋通过。 支座截面有效高度为:此时截面尺寸符合设计要求(2)检验是否需要根据计算去配置箍筋故可在两跨中的某长度范围内按构造配置箍筋(3)计算剪力包络图分配如图12所示剪力包络图中,支点处剪力计算V0=0Vd,0 跨中为V1/2=0Vd,0图12 梁弯起钢筋和斜筋设计布置图(尺寸单:mm;剪力单位kN)在长度范围内可以按照构造配置箍筋同时,根据公桥规在支座中心线向跨径长度方向不小于1倍梁高h=1760mm范围内,箍筋的最大间距为100mm距支座中心线h的计算剪力值由包络图可以求得,为:其中应由混凝土和箍筋承担的剪力计算值至少为,应由弯起钢筋承担的剪力计
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